ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ - ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ - ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ Τομέας Ενέργειας, Βιομηχανικών Διεργασιών & Τεχν. Αντιρρύπανσης Τομέας Ενέργειας, Βιομηχανικών Διεργασιών & Τεχν. Αντιρρύπανσης Εργαστήριο Θερμοδυναμικής και Θερμικών Μηχανών Ερευνητική δραστηριότητα στην αντιρρύπανση του κινητήρα Diesel Ο κινητήρας Diesel ο οποίος επινοήθηκε το 1897 από τον Rudolf Diesel, εξακολουθεί να αποτελεί την πιό αξιόπιστη και υψηλού βαθμού απόδοσης θερμική μηχανή που διαθέτουμε για τις επίγειες και θαλάσσιες μεταφορές. Μάλιστα, τα τελευταία χρόνια οι επαναστατικές εξελίξεις στο σχεδιασμό κινητήρων Diesel για αυτοκίνητα οδηγούν σε συνεχή συρρίκνωση του στόλου των βενζινοκίνητων οχημάτων στην Ευρώπη αλλά και αλλού. Όμως η ολοένα αυστηρότερη Νομοθεσία απαιτεί εκμηδενισμό των εκπομπών αιθάλης και NΟx (EURO 4: 0.5 g/km CO, 0.25 g/km NOx, 0.3 g (HC+NOx), g/km particulate). Η εφαρμοσμένη έρευνα στην καύση και αντιρρύπανση του Diesel είναι μία συνεχιζόμενη δραστηριότητα του Εργαστηρίου. Ειδικότερα, διεξάγονται: Μετρήσεις βαθμού απόδοσης, εκπομπών αέριων και σωματιδιακών ρύπων κινητήρων Diesel, τόσο με συμβατικό καύσιμο, (EN-590) όσο και με βιοντήζελ Αξιολόγηση της απόδοσης και διάρκειας ζωής διαφόρων τύπων κεραμικών φίλτρων αιθάλης. Αξιολόγηση καταλυτικών προσθέτων στο καύσιμο 3D Μοντελοποίηση λειτουργίας κεραμικών φίλτρων αιθάλης, υπολογισμοί θερμικής καταπόνησης και μελέτη αστοχιών του κεραμικού Μοντελοποίηση μεταβατικής λειτουργίας οξειδωτικού καταλύτη – κεραμικού φίλτρου αιθάλης επί του κινητήρα Diesel Μετρήσεις επίδρασης του βιοντήζελ στην πίεση έγχυσης, τον ρυθμό καύσης και τις εκπομπές ρύπων Μετρήσεις επίδρασης του βιοντήζελ στα χαρακτηριστικά λειτουργίας του κεραμικού φίλτρου – αλληλεπίδραση με τα εν χρήσει καταλυτικά πρόσθετα Test rigs - ιδιοκατασκευές Ιδιοκατασκευή - test rig για μετρήσεις κατανομής πίεσης στην έξοδο καταλυτικών μετατροπέων – φίλτρων αιθάλης In-house λογισμικό υποστήριξης σχεδιασμού CATWALL 1-D ANSYS/CATWALL interface (3-D modeling of Diesel filters). HEATRAN Ερευνητικά Προγράμματα ΠΠΚ Θεσσαλίας: Παραγωγή βιοκαυσίμων στη Θεσσαλία: Εργαστηριακές δοκιμές μιγμάτων biodiesel σε κινητήρες Diesel – επίδραση στην καύση – εκπομπές , ΓΓΕΤ 35,000 € Development of Diesel Filter modeling software in MATLAB/SIMULINK environment DaimlerChrysler AG 40,000 € Development and experimental validation of computational tools for exhaust after- treatment systems design optimization (SI, GDI and Diesel Engines) PSA Peugeot Citroen 380,000 € The Modeling of Automotive Catalytic Converters for Gasoline and Diesel - fueled Vehicles Degussa-Huels AG 133,000 € Software development and validation for 1D and 3D Modeling of Diesel Filters IBIDEN Co. Ltd (Japan) 66,000 € Μετρήσεις στο δοκιμαστήριο κινητήρων Οι μετρήσεις διεξάγονται με τον υπερπληρούμενο κινητήρα DW10 ATED, 2 l. HDI diesel engine (rated power 80kW at 4,000 rpm), επί της πέδης δινορρευμάτων FROUDE Consine (150 kW eddy current dynamometer, with TEXCEL 100 direct digital control system). Πρόκειται για μετρήσεις σε μόνιμα και μεταβατικά σημεία λειτουργίας, καθώς και σε προσομοίωση του Ευρωπαϊκού κύκλου οδήγησης. NEDC (New European Driving Cycle), που υλοποιείται μέσω διάταξης ηλεκτρονικού γκαζιού (electronic throttle actuator). Έχει εγκατασταθεί σύστημα αυτόματης ανάκτησης δεδομένων με βάση τις κάρτες NI 6033 και 6034, ενισχυτές σημάτων SCXI 1100, 1113 και λογισμικό Labview v7.1 Παράμετροι που καταγράφονται: Πιέσεις και θερμοκρασίες σε διάφορα σημεία της εξαγωγής, εισαγωγής, κινητήρα, φίλτρου, πριν/ μετά τον συμπιεστή και την τουρμπίνα (αισθητές πίεσης- θερμοστοιχεία). Λόγος αέρα-καυσίμου (UEGO sensor), παροχή αέρα (hot wire), και καυσίμου (ζυγός). Συγκέντρωση ρύπων στο καυσαέριο: 2 sets of exhaust gas analyzers (CO, THC, NO x, CO 2 ). Interfacing του PC με το ECU του κινητήρα Στα πλαίσια της πολυετούς συν ε ργασίας μας, η PSA έχει εφοδιάσει το Εργαστήριο με ανοικτού τύπου εγκέφαλο (ECU) του κινητήρα DW10 ATED, καθώς και με το ειδικό hardware ETAS-MAC2 ETK για επικοινωνία της ηλεκτρονικής μονάδας με εξωτερικό PC (λογισμικό INCA v.3.2 – engine calibration & diagnostics). Έτσι, εκτός από τις μετρήσεις των εξωτερικών αισθητών που έχουμε τοποθετήσει στην πειραματική διάταξη, καταγράφονται μέσω του INCA ένας μεγάλος αριθμός από παραμέτρους που μετρά εσωτερικά ο εγκέφαλος του κινητήρα (πίεση rail, διάρκειες προέγχυσης, κυρίως έγχυσης και μετέγχυσης, προπορεία έγχυσης κτλ). Σχετικές Δημοσιεύσεις ΕΘΘΜ Pontikakis, G. & A. Stamatelos: 3D Catalytic Regeneration Modeling of SiC Diesel Particulate Filters. ASME Transactions, J Eng for Gas Turbines and Power, Vol.128, Issue 2, April 2006, Stratakis, G. & A. Stamatelos: Flow Maldistribution Measurements in Wall-Flow Diesel Filters. Proc Instn Mech Engrs Vol.218 Part D: J Automobile Engineering (2004) Konstantas, G. & A. Stamatelos: Quality Assurance of Exhaust Emissions Test Data. Proc Instn Mech Engrs Vol. 218 Part D: J Automobile Engineering (2004) Konstantas, G. & Α. Stamatelos: Computer-Aided Engineering of Diesel Filter Systems Joint Meeting of the Italian and the Greek Section of the Combustion Institute, June 2004, Corfu, Greece Stratakis, G., Pontikakis, G. & A. Stamatelos: Experimental Validation of a Fuel Additive Assisted Regeneration Model in SiC Diesel Filters. Proc Instn Mech Engrs Vol. 218 Part D: J Automobile Engineering (2004) Stratakis, G. & A. Stamatelos: Flow distribution Effects in the Loading and Catalytic Regeneration of Wall- Flow Diesel Particulate Filters Proc Instn Mech Engrs Vol. 218 Part D: J Automobile Engineering (D2) (2004) Stratakis, G. & A. Stamatelos: Thermogravimetric Analysis of Soot Emitted by a Modern Engine Run on Catalyst-Doped Fuel. Combustion and Flame, 132 (2003) Stratakis, G., Konstantas, G. & A. Stamatelos Experimental Investigation of the Role of Soot VOF in the Regeneration of Diesel Filters Proc Instn Mech Engrs Vol 217 Part D: J Automobile Engineering (2003) Pontikakis, G., Stamatelos A.,Bakasis K., Aravas N.: 3- D Catalytic Regeneration and Stress Modeling of Diesel Particulate Filters by ABAQUS FEM Software. SAE 2002 Transactions, Vol.111–4, Journal of Fuels & Lubricants, (SAE paper ). Λήψη δυναμοδεικτικού διαγράμματος Οι μετρήσεις της διακύμανσης της πίεσης στον κύλινδρο στη διάρκεια του κύκλου, (πειραματική διάταξη υπό κατασκευή), θα γίνονται στον μονοκύλινδρο κινητήρα Ruggerini RF 91, ο οποίος πεδείται σε μόνιμα σημεία λειτουργίας με σύστημα γεννήτριας – ηλεκτρικών αντιστάσεων. Ο εξοπλισμός λήψης του δυναμοδεικτικού διαγράμματος υψηλής πίεσης, περιλαμβάνει Quarz pressure transducer τύπου 6052Β1 (0-250 bar, 20pC/bar) καθώς και Charge Amplifier τύπου 5044Α της KISTLER AG.